工藝的變化,從設置“永久伸縮縫”到“取消後澆帶”

工藝的變化,從設置“永久伸縮縫”到“取消後澆帶”

近三十年來, 全國範圍內的建築施工都採取設置後澆帶的方法來解決建築物的溫度、收縮和因沉降導致的混凝土裂縫問題。後澆帶可分為兩種,一種是施工後澆帶又叫“伸縮後澆帶”,是為控制超長混凝土在結構施工階段中的裂縫;另一種是沉降後澆帶,是為控制主樓( 高層) 與裙房( 多層) 或地下車庫之間的差異沉降而可能產生的結構構附加內力與裂縫設置的,兩者是完全不同的。

由於這兩種後澆帶性質完全不同, 因此解決的方法也各有不同。取消施工後澆帶的主要措施是採用跳倉施工法,施工後澆帶主要是由於建築物結構超長,基礎又是厚大的大體積混凝土,為控制混凝土中膠凝材料( 水泥) 水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫的產生,所以在混凝土施工順序上採取了跳倉施工法。

其方法是將超長的混凝土整體塊體劃分為若干小塊體並進行間隔施工, 經過短期的應力釋放( 即適當收縮後), 再將若干小塊體連成整體,依靠混凝土自身產生的抗拉強度來抵抗下一階段混凝土收縮的溫度收縮應力( 即混凝土的溫度、收縮變形受到約束時, 混凝土內部所產生的應力), 而沉降後澆帶目前只能有條件的取消或提前進行封閉,並要與設計單位密切配合進行設計計算,同時採取一些必要的措施。現將這兩類後澆帶的處理意見分敘於下。

一、關於施工後澆帶改為跳倉施工法的問題

從上世紀五十年代到八十年代初, 為解決超長建築物的伸縮和相鄰建築高度不等的沉降問題都設置了“永久伸縮縫”, 不僅給施工帶來了困難, 而且造成了滲漏隱患。由於將整體建築立面切成若干小塊, 立面整體性不好,因此也不受建築師的歡迎。人民大會堂曾成功地採用了施工後澆帶,但未能全面推廣應用, 一直到1980 年北京長城飯店工程( 由美國設計的一幢80000㎡ 的五星級酒店), 其中採用施工後澆帶代替了永久伸縮縫,使立面更加完整美觀,自此北京和全國逐步開始推廣施工後澆帶, 又稱“伸縮後澆帶”。與此同時,沉降後澆帶也開始廣泛應用,這項技術一直沿用至今,應該說這是一項重大的創新技術, 並很快得到了推廣應用。

為解決這條永久伸縮縫,其實在上世紀七十年代,上海寶鋼就已經成功地研究採用了跳倉施工法, 取消了這條“縫”。這項技術雖問世已近四十年,在全國卻還遠遠沒有推廣,只是在少數地區少數工程中應用,既沒有規範、規程,甚至在最近出版的現行專業規範中(除混凝土結構施工規範曾露一面外)基本未提及,在設計規範中更是未見隻字片語,因此給這項“新”技術的推廣帶來了極大的困難。

二十一世紀初,在上海寶鋼副總工程師王鐵夢的直接指導和幫助下,北京市開始接觸這項新技術,經過近十年努力,北京已在36 項工程推廣應用這項新技術,但只佔全北京市全部工程的極少部分。眾所周知,這條不到一米寬的後澆帶給施工增添了很多麻煩,在施工中這條後澆帶長期得不到封閉,特別在地下部分從底板開始地下二層、一層……一直到地上這條帶遲遲不能封閉。遇到雨期,地面和樓層的雨水一直衝到地下室底板,地下室變成了水池。另外後澆帶在澆築前還必須徹底清理乾淨,鋼筋密集、一米多厚的底板,工人很難進入,清理工作困難,既費時間又費勞動力,工作條件惡劣。由於封閉後澆帶時上層樓面已封閉,因此後澆帶澆築時混凝土運輸困難,混凝土布料杆和混凝土泵送車都無法使用。

由於澆築後澆帶的混凝土量少,澆築時間又較長,對預拌混凝土供應也造成一定的困難,同時也影響現場正常的施工順序。更嚴重的是,在後澆帶兩側支承樓板的模板支架長期不能拆除,影響正常週轉,增加了成本,同時也影響機電設備和二次結構施工的提前進入,無法進行立體交叉作業,對進度不利。特別是沉降後澆帶半年甚至一年內不得封閉,對工程進度的影響更為嚴重。另外,後澆帶混凝土在封閉後進行養護極為困難,混凝土中通常都摻加了膨脹劑,由於無法進行蓄水、養護不到位,往往造成混凝土嚴重開裂,一條縫變成了兩條縫,後澆從進度、質量、環保、安全、管理等方面給施工單位帶來極大困難,經濟上的損失更大,所以取消後澆帶是一項重大的改革。儘管僅僅是一條“帶”的變革,卻具有重大的歷史意義和顯著的經濟效益和社會效益。實踐證明,科技進步與發展生產力的關係是何等密切!

取消施工後澆帶,採用跳倉施工法的工藝十分簡單,施工方便,根據基礎筏板面積大小沿長度和寬度方向各分為不大於40m 的區格,沿各自方向分別編號。具體施工順序是:先澆築第一批即1-1~1-6,相隔7d 後再澆築第二批即2-1~2-6(見圖1)。跳倉施工法中需注意以下幾個問題:

1)由於基礎底板屬於大體積混凝土,其混凝土設計強度等級宜為C25~C40,可採用60d 或90d 齡期的強度指標作為其混凝土設計強度。

2)地下室外牆也可採用跳倉施工法,其區格長度不宜大於40m,也可沿外牆30~40m 設一條800mm施工後澆帶,帶的兩側採用鋼筋網或鋼板網,後澆帶可在頂板澆築混凝土時同步澆築,且不少於7d。

3)地下室頂板及地上樓板也可採用跳倉施工法,平面的縱向和橫向分為各不宜大於40m 的區格,沿各自方向編號,各層及基礎底板(包括牆體)不必在同跨內,可各自分區格(即其施工縫不必上下對齊)。

4)採用跳倉施工法時,必須嚴格遵守、滿足有關的規範要求。

5)樓板也可以採用跳倉施工法,與基礎底板施工方法相同,出於樓板厚度較薄的考慮,澆築間隔時間可相應縮短一些,其實過去分段流水作業中已有這方面的經驗。

工藝的變化,從設置“永久伸縮縫”到“取消後澆帶”

二、關於沉降後澆帶的問題

沉降後澆帶近十年來也有很大突破,目前正在繼續研究。過去對沉降後澆帶的封閉時間,必須等高層部分結構封頂後或封頂後再觀察一段時間,然後再由設計決定是否封閉,這給施工帶來極大困難。沉降後澆帶長期(甚至一年)不封閉,一場大雨能從頂層一直淋到地下室底板;模板因不能拆除,長期積壓不得週轉,可以說沉降後澆帶比施工後澆帶難度還大。

近十年來,沉降後澆帶也已經有不同程度的創新,以北京為例,在設計人員的密切配合下,有的工程提前封閉沉降後澆帶,有的工程甚至取消了沉降後澆帶。實踐證明,採取這種措施的工程後期效果非常理想,未發生異常情況,尤其是北方地區地基條件比較好,完全有條件取消或提前封閉沉降後澆帶,即使在南方大量採用了樁基,也完全可以做到取消沉降後澆帶或提前封閉,但必須要有設計方配合。

通過綜合比較近幾年來的工程實踐,針對沉降後澆帶提出如下意見:主樓與裙房或地下車庫連成整體的基礎(這類設計今後越來越多),當設計滿足下列規定時,可考慮取消沉降後澆帶。

1)主樓(高層部分)、裙房或地下車庫的基礎均採用了樁基,並經過計算最終相鄰跨的差異沉降值在規範規定的範圍內(1 / 500)。

2)主樓、裙房或地下車庫的基礎埋置深度較深,且基礎底的土質承載力高、壓縮模量大,基礎底的附加壓力小於土的原生壓力,各自的基礎沉降量很小,差異沉降值遠小於規範允許值。

3)主樓基礎採用樁基或複合地基,裙房或地下車庫採用滿堂天然地基,經計算最終相鄰的差異沉降值在規範規定的範圍內。

4)主樓基礎採用樁基或複合地基,裙房或地下車庫採用了獨立柱基抗水板的天然地基,經計算最終相鄰跨的差異沉降值在規範規定的範圍內。

眾所周知,設置沉降後澆帶的目的是為控制相鄰建築高度不等的基礎、主樓與裙房或地下車庫之間的差異而可能產生的結構構件附加內力和裂縫。工程實踐證明,在基礎設計時減少主樓建築沉降量和裙房或地下車庫的沉降量不致過小,採取上述措施可不設置沉降後澆帶,不符合上述措施條件的工程可在施工過程中加強對沉降後澆帶兩側的沉降觀察(監測),觀其兩側的差異沉降值。如果差異沉降值趨於穩定並在規範規定的範圍內,則可會同設計商議採取提前封閉沉降後澆帶的措施。在北京不少工程採用過這種方法,效果較好。

後記:

“科技是第一生產力”,科技成果對生產力的巨大推動作用已經不言而喻,遺憾的是,很多具有推廣價值的科技成果並不能很好、很快地得到推廣,這對企業、國家而言是一種巨大的損失。

比如跳倉施工法,早在40 年前的上海寶鋼就得到成功應用,在全國進行了成功的示範、試點工程,這些工程都經過了長期考驗和觀察,與採用施工後澆帶的工程相比,情況很理想,但即使如此,跳倉施工法的推廣仍是阻力重重。楊嗣信先生的《從設置“永久伸縮縫”到“取消後澆帶”》,即詳細闡述了跳倉法施工的詳細內容,及他對加快科技成果推廣的呼籲。


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